两个种源木荷幼苗对干旱-复水的生理生态响应

为探讨不同种源树木对干旱-复水的生理生态响应,该研究以广东与福建种源木荷为对象,通过盆栽控水方式模拟干旱及复水条件,研究两个种源木荷的水力及碳生理特征、脯氨酸(Pro)及超氧化物歧化酶(SOD)对干旱-复水的响应。结果表明:(1)对照情况下,广东种源木荷的茎木质部水势(Ψ_xylem)、叶片相对含水量(RWC)、光合速率(A_sat)与气孔导度(G_s)均低于福建种源木荷的。(2)两个种源木荷的水力特征、Pro与SOD对干旱-复水的响应呈一致趋势,其中Ψ_xylem、RWC与Pro均能较快恢复至对照水平,而茎木质部栓塞程度与SOD未恢复至对照水平。(3)福建种源木荷叶片的A_sat对干旱的敏感性较广东种源的高且复水后恢复至对照水平需要更长时间。(4)复水后福建种源木荷非结构性碳水化合物(NSC)的恢复速率高于广东种源木荷。综上认为,福建与广东两个种源木荷均不能通过短期复水(30 d)来修复被栓塞的木质部。尽管广东种源木荷的光合速率能够更快地恢复至对照水平,但其光合速率低于福建种源木荷,并且其NSC的恢复能力较福建种源荷的低。因此,在未来干旱加剧背景下,广东种源木荷的生长及存活可能受到更大威胁。该研究结果有助于了解种源地气候条件对树木抗旱性的影响,为未来森林的经营与管理提供了理论参考。     

粗壮女贞对持续性干旱及复水的生理响应

为了探讨粗壮女贞(Ligustrum robustum)幼苗对持续干旱胁迫的适应能力、恢复能力及生理响应特征,采用温室盆栽方法模拟土壤干旱条件,分别对干旱胁迫5、10、15、20和25 d及胁迫后复水5、10、20 d的幼苗渗透调节物质含量、叶片相对电导率(REC)、水分饱和亏(WSD)、丙二醛(MDA)含量及保护酶活性的变化规律进行研究。结果表明:干旱胁迫对粗壮女贞叶片生理指标有显著影响,复水后,各指标均有向正常水平恢复的趋势。随着干旱时间的延长,粗壮女贞叶片脯氨酸(Pro)含量、REC、WSD等指标呈增加趋势;可溶性蛋白质含量、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)活性呈先升后降的变化,但两种保护酶活性增幅和响应时间不同,表现出不同的清除过氧化物功能;MDA含量呈"升-降-升"的波浪式趋势。干旱胁迫的程度不同,幼苗复水后各指标恢复能力和恢复程度各异,干旱时间越长,恢复需要的时间也越长,各指标恢复时间与干旱程度呈正相关。综合表明,土壤相对含水量为32.51%是粗壮女贞正常生长所需最低土壤含水量。     

栓皮栎幼苗对土壤干旱胁迫的生理响应

以栓皮栎一年生盆栽苗为实验材料,采用称重控水的方法,设置不同土壤水分胁迫梯度,系统分析其幼苗在不同干旱胁迫条件下的生理生化响应特征,以探索栓皮栎耐旱特性.结果显示:(1)栓皮栎幼苗叶片中3种保护酶(SOD、POD、CAT)活性在对照(CK,土壤相对含水量19.5％～21.5％)条件下保持稳定,而中度干旱(T2,9.5％～11.5％)和重度干旱(T3,5.5％～7.5％)条件下,随着胁迫时间的延长呈先增高后降低的趋势,且变化的幅度在不同胁迫强度下存在差异.(2)在整个干旱胁迫过程中,各胁迫处理叶片丙二醛(MDA)含量均呈上升趋势,不同胁迫强度的变化幅度不同;叶片中的可溶性蛋白含量和根系活力随着干旱胁迫程度的增强呈先增高后降低的趋势.(3)栓皮栎幼苗叶片的脯氨酸含量随着干旱胁迫时间的延长表现出先增加后降低的趋势;叶片叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素含量以及叶绿素a/b值均呈逐渐降低的趋势.研究表明,栓皮栎幼苗在短期和轻度干旱胁迫下通过提高自身的保护酶活性、增加可溶性蛋白和脯氨酸含量、提高根系活力等来抵御干旱环境的伤害,从而表现出较强的耐旱特性;而在重度干旱胁迫条件下,栓皮栎幼苗自我调节能力丧失,体内代谢紊乱,导致保护酶活性、可溶性蛋白、脯氨酸含量和根系活力等下降,从而受到干旱伤害.     

棒叶落地生根对干旱与复水的生理响应

为探讨棒叶落地生根(Kalanchoe tubiflora)耐旱的机制,在干旱与复水条件下,对其叶片的一些生理生化指标进行了测定。结果表明,随干旱时间延长,棒叶落地生根叶片中O2-·生成速率增大,H2O2含量升高,导致脂质过氧化产物MDA含量增高;同时SOD活性升高,CAT活性降低;可溶性糖与脯氨酸含量增加,但复水后这些指标均恢复到干旱前的水平。这说明棒叶落地生根能够耐受干旱环境是通过积累渗透调节物质,提高活性氧的清除能力,从而减少氧化胁迫造成的伤害。     

干旱和复水对大豆光合生理生态特性的影响

选用大豆作为实验材料,研究干旱和复水对大豆光合生理的影响,以期为大豆抗旱栽培和高效利用水分提供理论依据.通过研究发现,在土壤相对含水量高于47%时,处理组大豆凌晨叶片水势和对照组相比基本没有下降,但当土壤相对含水量低于47%时,处理组叶片水势急剧下降,表现为一定的阈值反应,存在明显的凌晨叶水势临界值.大豆开花前期叶片的凌晨叶水势阈值约为-1.02MPa,低于此临界值,叶片水势急剧下降,叶片净光合速率也明显降低.研究发现,在实验的第3天,处理组土壤相对含水量为47%,叶片水势与对照组相比下降了7%,蒸腾速率为对照组的67%,净光合速率为对照组的90%,水分利用效率比对照组高35%,这说明大豆的蒸腾比光合对干旱更敏感.因此,可利用这一结果采取适度干旱等措施达到节水增产的目的.复水后大豆叶片水分状况得到改善,大豆叶片的净光合速率和蒸腾速率都表现为接近于直线的上升,气孔导度的恢复也很快,这表明大豆存在着胁迫解除后快速生长的特征.但是,干旱对大豆的生长等生理过程是否存在滞后效应,滞后效应的大小等问题还需要进一步的研究.     

不同光合类型牧草对干旱-复水的光合生理响应及生长适应策略

基于干旱频率增加、强度增大这一全球降水变化背景, 探究干旱-复水条件下不同功能群(C₃和C₄)植物的光合生理响应及生长适应策略有助于预测降水格局变化条件下草地的植被组成和生态系统功能。该研究采用盆栽实验, 以松嫩草地生长的一年生C₃ (4种)和C₄ (3种)牧草为实验材料, 设置了对照、中度干旱和重度干旱3个水分处理水平, 在干旱末期及复水期对植物进行气体交换、生物量和比叶质量的测量。在干旱条件下, 各物种净光合速率和气孔导度均呈下降趋势, 水分利用效率呈上升趋势。干旱对不同植物光合指标的影响存在功能群差异, 随干旱程度的增加C₄植物逐渐丧失光合优势, 重度干旱对C₄植物净光合速率的影响较C₃植物更加明显。由于干旱条件下C₃植物光合固碳主要受气孔限制而C₄植物主要受代谢限制, 因此复水后C₄植物净光合速率恢复速度较C₃植物慢。干旱条件下, 各物种的生物量降低, 根冠比和比叶质量升高, 干旱对C₃植物各生长指标的影响均大于C₄植物; 复水处理后, C₃植物生物量随干旱强度增加呈下降趋势, 而C₄植物的生物量与对照相比无显著差异。     

岩生植物雅安紫云菜对干旱及复水的生理响应

选择自然状态下生长在岩石边坡上的岩生植物雅安紫云菜为研究材料,通过人工控制土壤含水量的盆栽试验模拟自然界中的干湿交替现象,对雅安紫云菜中与其抗旱相关的叶绿素含量、膜质过氧化、渗透调节物质及抗氧化酶活性等11个生理生化指标进行了测定和分析,探讨雅安紫云菜对干旱胁迫的适应性及其生理机制。结果显示:(1)在干旱胁迫条件下,雅安紫云菜叶片具有较强的水分保持能力,叶绿素含量减少幅度较小,且复水后叶片相对含水量和叶绿素含量均能迅速恢复。(2)干旱胁迫9d后,叶片中超氧阴离子含量、过氧化氢含量以及丙二醛含量持续增加,同时抗氧化酶SOD和POD活性显著升高,而其叶片电解质外渗率、渗透调节物质可溶性糖含量和脯氨酸含量在干旱胁迫12d后开始大幅增加,复水后这些指标都恢复到接近对照水平。(3)在持续21d的干旱胁迫后,土壤含水量降低到4.26%,雅安紫云菜植株叶片呈现严重萎蔫,植株倒伏,但是复水后植株仍能较快恢复正常生长。研究表明,雅安紫云菜具有较强的渗透调节能力、酶促抗氧化活力以及叶片保水能力,从而表现出较强抗干旱能力,并且在恢复水分供应后能迅速恢复植物生长势,可以作为西南地区岩石边坡绿化的潜力景观植物。     

不同种源乌桕幼苗对干旱胁迫的生理响应

以不同种源1年生乌桕幼苗为材料,采用盆栽控水试验研究了持续干旱条件下其外部形态及主要生理指标的变化,探讨各种源乌桕的抗旱性特性与差异。结果显示:(1)随着干旱持续时间的延长,各种源乌桕幼苗生长均受到不同程度抑制,外形表现出明显的缺水特征;其叶片相对含水量逐渐减小,复水后明显回升。(2)在极度干旱条件下(停水后第12天),幼苗叶片净光合作用速率仍维持一定的强度,而且细胞膜透性的变化不显著;在干旱胁迫条件下,幼苗叶片的过氧化物酶和超氧化物歧化酶活性增强,可溶性糖和可溶性蛋白质质量分数增加,丙二醛含量上升,脯氨酸积累,复水后呈现相反的变化趋势。(3)极度干旱条件下,不同种源乌桕幼苗间除丙二醛和相对电导率外,其它生理指标的变化差异显著或极显著,即不同种源具备比较稳定的抗旱性差异。(4)采用隶属函数法对不同种源幼苗的抗旱性分析发现,安徽黄山、河南商城两种源综合评价指数最大,为抗旱性较强的种源。研究表明,各种源乌桕幼苗能够通过调控自身保护酶活性和渗透调节物质含量来有效缓解干旱胁迫的伤害,从而表现出较强的抗旱性和适应性,但种源间存在稳定的差异,并以安徽黄山和河南商城种源抗旱性较强,可应用推广于季节性干旱区造林。     

杨品种‘84K’光合生理的不同过程对干旱和复水的响应

以杨品种‘84K’(Populus alba×P. glandulosa)为材料,对其干旱胁迫及复水后光合生理特性的变化进行了研究。结果显示,在干旱胁迫及复水过程中,杨品种‘84K’光合作用相关的主要反应对此过程响应不同步。在干旱胁迫过程中,‘84K’的羧化反应速度、气孔导度(Gs)、叶肉导度(Gm)均显著下降,但前者下降幅度小于后两者,此时的光合作用主要受Gs和Gm制约。复水之后,Gm很快得到恢复,而光化学淬灭过程、羧化反应速度均没有恢复到对照水平,此时是光化学淬灭和(或)羧化反应制约了‘84K’的碳固定及光合作用。     

干旱和复水对不同倍性小麦光合生理生态的影响

以不同倍性的小麦为材料,研究干旱和复水对小麦光合生理生态的影响,以期为小麦的抗旱生理和育种提供理论依据.研究发现,在逐步干旱过程中不同倍性小麦的净光合速率都下降,但叶片净光合速率下降时的土壤相对含水量明显不同.复水后,不同倍性小麦净光合速率的恢复能力也有差异,豫麦49的净光合速率恢复最快,并且表现出较强的旱后超补偿效应.当土壤相对含水量减少时,栽培二粒叶片蒸腾速率的降低要明显快于净光合速率的下降,但节节麦蒸腾速率的变化没有变现出类似的适应现象.在正常供水条件下,各组WUE(water use efficiency)的大小为栽培二粒＞豫麦49＞节节麦,变水处理增加了栽培二粒和豫麦49叶片的WUE,但节节麦叶片的WUE在变水条件下却没有增加.     

杨品种‘84K’光合生理的不同过程对干旱和复水的响应

以杨品种‘84K’（Populus alba×P.glandulosa）为材料,对其干旱胁迫及复水后光合生理特性的变化进行了研究。结果显示,在干旱胁迫及复水过程中,杨品种‘84K’光合作用相关的主要反应对此过程响应不同步。在干旱胁迫过程中,‘84K’的羧化反应速度、气孔导度（G_s）、叶肉导度（G_m）均显著下降,但前者下降幅度小于后两者,此时的光合作用主要受G_s和G_m制约。复水之后,G_m很快得到恢复,而光化学淬灭过程、羧化反应速度均没有恢复到对照水平,此时是光化学淬灭和（或）羧化反应制约了‘84K’的碳固定及光合作用。     

5种绿化树种幼苗对干旱胁迫和复水的生理响应

以黄金叶(Duranta repens cv.’Dwarf Yellow’),葛藤(Pueraria lobata),老鸭嘴(Thunbergia erecta),假连翘(Duranta repens),山毛豆(Tephrosia candida)5种幼苗为试验材料,研究了人工模拟干旱胁迫环境对幼苗叶片生理指标的影响,结果表明干旱胁迫期间,5种幼苗的叶片含水量下降,5种幼苗叶片的叶绿素、脯氨酸、可溶性糖、丙二醛(MDA)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐增加,假连翘幼苗的叶片蛋白质含量小幅波动,其余幼苗持续上升。复水后幼苗的各项生理指标通常恢复到对照水平。主成分分析结果表明,5种幼苗的抗旱性为山毛豆>假连翘>老鸭嘴>黄金叶>葛藤。     

不同种源栓皮栎幼苗叶片水分关系和保护酶活性对干旱胁迫的响应

 为了鉴别不同种源的栓皮栎（Quercus variabilis）耐旱性,对4个种源的3年生盆栽幼苗进行了控制条件下的土壤干旱胁迫实验,系统测定了超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性、MDA（丙二醛）含量、膜透性,以及叶片P-V曲线导出的水分关系参数（Ψπsat、Ψπtlp、WSDtlp、εmax）。结果表明：在土壤干旱胁迫下,种源4（黄龙）和种源3 (秦岭北坡) 抗氧化能力较强, 种源2 (伏牛山)居中, 种源1（巴山）的表现最差。干旱胁迫使各种源 MDA的含量及膜透性均有不同程度的提高,其中种源4的MDA含量及膜透性比较平稳, 种源1变化剧烈。在干旱胁迫下,各种源渗透调节和保持膨压的能力均有提高,但存在差异,以种源4和种源3表现较好,种源2居中,种源1较差。应用Fuzzy方法,对不同种源的叶片水分关系参数、保护酶活性和膜透性在干旱胁迫中的动态进行综合评判,认为不同种源的耐旱性强度次序为：种源4>种源3>种源2>种源1。其中种源4与种源1和种源2差异显著(p<0.05)。     

冀北地区6种灌木对干旱胁迫的光合及生理响应

探讨冀北地区各灌木种对干旱胁迫的生理生态适应性及抗旱能力,为冀北地区选种育种以及加快植被恢复建设提供理论支持.以4种乡土灌木金露梅(Potentilla frutico-sa)、黑沙蒿(Artemisia ordosica)、虎榛子(Ostryopsis davidiana)、胡枝子(Lespedeza bicolor...     

干旱与复水对小麦光合和产量的影响

通过不同生育期变水处理,研究干旱胁迫和复水处理分别对不同基因型小麦光合和产量影响。结果表明：拔节期为亏缺敏感期,该期胁迫引起产量显著降低,相比充分供水处理普通小麦减产25．93％,同时光合速率、水分利用效率、收获指数均下降,蒸腾增强;灌浆期为复水高效期,对比胁迫处理普通小麦增产38．78％,光合增强,水分利用效率和收获指数增加,蒸腾减弱。     

阶段性干旱及复水对小麦光合特性和产量的影响

在田间人工遮雨条件下,研究了持续、缓慢的干旱胁迫及复水对小麦旗叶光合特性及产量的影响.结果表明:返青至成熟期充分供水(S0)的小麦旗叶叶绿素含量、叶绿素荧光参数、光合参数和产量较高;返青至成熟期(S3)或开花至成熟期(S2)遭受干旱胁迫的小麦上述光合特征参数与产量显著下降;开花至成熟期复水(S1)的小麦其上述光合参数与S0相比表现出超补偿效应,但产量略低于S0;S1、S2与S3水分利用效率分别为S0的143.2％、86.5％和97.3％;由此得出0～ 40 cm土层平均土壤相对含水量在返青至开花期保持在55％±5％,开花至灌浆期保持在70％±5％,可在获取一定产量的同时高效节水;由于水分和密度在产量表现上存在互作,得出0 ～ 40 cm土层平均土壤相对含水量在返青至开花期保持在55％ ±5％,开花至灌浆期保持在70％ ±5％,并采取675株·m-2的密度是该地区最佳的水分密度组合.     

干旱和复水对崖柏光合特性及水分利用效率的影响

以4年生崖柏(Thuja sutchuenensis Franch.)盆栽实生苗为材料,试验干旱和复水对崖柏光合特性及水分利用效率的影响。结果显示,在自然干旱处理过程中,叶片相对含水量(LRWC)在土壤相对含水量(SRWC)降至30%之后开始出现下降;净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、胞间CO₂浓度(C_i)、光饱和点(LSP)和最大光合速率(P_max)随着土壤可利用水分的减少而逐渐降低;而表观量子效率(Q)、表观量子需要量(1/Q)及光补偿点(LCP)未发生明显变化;水分利用效率(WUE)则随着SRWC的下降而逐渐提高。在停止浇水50 d后(SRWC下降约95%),叶片萎蔫,净光合速率接近零,复水后3 d,净光合速率(P_n)恢复至对照的88.59%,WUE降至对照的88.63%。通过干旱-复水一系列生理指标的变化分析认为,崖柏为干旱避免型植物。     

玉米光合生理参数对全生育期干旱与拔节后干旱过程的响应

作物对干旱的响应已有大量研究,但对不同强度干旱及其持续时间响应过程的研究甚少。通过开展全生育期干旱和拔节后干旱过程的影响模拟实验,试图揭示夏玉米叶片光合生理特性对不同干旱强度及其持续时间的响应机理,为我国北方地区玉米育种和节水灌溉提供科学的理论依据。研究结果表明:1)干旱显著降低了玉米叶片的叶绿素相对含量(SPAD),但两种干旱处理下的SPAD随干旱持续时间的延长而出现响应差异并逐渐扩大;2)不同强度、不同持续时间的干旱处理均明显抑制了玉米叶片的最大净固碳速率(A_(sat)),拔节后的轻度干旱过程对玉米叶片A_(sat)的影响最大;3)拔节期后重度干旱过程处理下玉米叶片虽保持较高的光合速率,但叶片数量急剧减少,而且一直保持在营养生长阶段,没有产量;4)在两种干旱处理方式下,玉米叶片PSII的光化学效率(F_v′/F_m′)均到灌浆中期才开始出现显著降低现象,表现出了较强的干旱适应能力;5)SPAD与叶片光合及叶绿素荧光参数均存在较强的相关关系,可作为评价玉米叶片光合性能对干旱胁迫敏感性的指示性指标;6)不仅干旱强度影响玉米叶片的生理生态过程,干旱发生的时间也具有重要的影响。     

土壤干旱对2个种源野生酸枣幼苗生长和生理特性的影响

以采自陕西杨陵和安塞的2个1年生酸枣幼苗为材料,采用盆栽称重控水法研究了中度和重度土壤干旱胁迫对它们生长和生理特性的影响.结果表明,不同程度的水分胁迫均使2种源酸枣新生侧枝长度受到极显著抑制,其苗高和基径也受到一定程度抑制,同时分别使叶片相对含水量和水分饱和亏有一定程度的降低和升高;2种源酸枣叶片的叶绿素a含量在各水分胁迫均极显著降低,它们的总叶绿素含量也在重度干旱下显著降低;随土壤干旱胁迫时间的延续,2种源酸枣叶片保护酶SOD、CAT、APX活性上下波动,其脯氨酸和可溶性糖含量逐渐升高,而超氧阴离子含量在较低水平下波动,丙二醛含量逐渐降低.杨陵酸枣在土壤水分较好的条件下表现良好,而安塞酸枣则具有更强的适应旱生能力.研究发现,在不同程度的土壤干旱胁迫下,2个种源酸枣的生长均受到一定程度的抑制,但它们均能调节自身的保护酶系统活性和渗透调节物质含量来减轻干旱伤害,维持植物体的正常生理代谢功能,表现出较强的抗旱耐旱能力.     

紫花苜蓿(Medicago sativa)对干旱胁迫的光合生理响应

紫花苜蓿是重要的豆科牧草,具有较强的抗旱性,然而干旱仍是制约紫花苜蓿生产的主要逆境因子。通过盆栽试验,以抗旱性强弱不同的两种紫花苜蓿为试验材料,对干旱胁迫下紫花苜蓿的光合生理进行较为系统的研究,结果表明：（1）干旱胁迫下两种紫花苜蓿叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（E）、气孔导度（Gs）、叶绿素含量（Chl）都有不同幅度的下降;叶绿体超微结构遭到破坏。相对于抗旱性弱的苜蓿,抗旱性强的苜蓿随干旱胁迫程度的加深,净光合速率下降较慢,叶绿体的外形及基粒结构受到的影响较小。（2）轻度干旱胁迫下气孔限制是两种紫花苜蓿P。降低的主要因素,中度和重度干旱胁迫下非气孔限制是Pn降低的主要因素。（3）对叶绿素荧光参数的研究表明：干旱胁迫下两种紫花苜蓿PSⅡ反应中心光化学效率（F／F=）、PSⅡ潜在活性（Fv／Fo）降低。总体上抗旱性强的紫花苜蓿Fv／Fm和Fv／Fo下降幅度小,PSⅡ利用光能的能力及PSⅡ的潜在活性均较强。PsⅡ光化学淬灭系数（qP）、非光化学淬灭系数（qN）的变化表现为干旱胁迫下两种紫花苜蓿qP值降低、qN值升高,总体上抗旱性强的紫花苜蓿qP降低的幅度低且qN升高幅度大,表明抗旱性强的紫花苜蓿PSⅡ反应中心电子传递活性受到的影响小,光合机构的损伤程度低。